一种石墨烯干态剥离装置、生产系统及生产干态石墨烯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石墨締生产技术领域，尤其设及一种石墨締干态剥离装置、生产系统 及生产干态石墨締的方法。
【背景技术】
[0002] 石墨締是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，具有良好的电学、光学及热学性 能，更具有出色的机械强度和柔初性，可用于复合材料、涂料、超级电容器等领域。
[0003] 目前，制备石墨締的方法分为两大类，一类是生长法，通过碳源直接生长石墨締； 另一类是剥离法，即W石墨为原料、通过石墨层间滑动来制备石墨締。
[0004] 生长法虽然可用于制备大面积石墨締，但是人工生长的石墨締致密度低，缺陷多， 且生产工艺复杂、制备条件苛刻、生产成本高，石墨締薄膜的分离和转移难度也大，采用运 一方法宏量制备石墨締粉体的局限性大。
[0005] 剥离法主要有胶带剥离法、氧化还原剥离法、插层剥离法W及液相机械剥离法。其 中，直接剥离干态石墨制备石墨締的胶带剥离法，效率极低，无法规模化应用。氧化还原法 虽然能够一定程度上实现石墨締的规模化制备，但是会对其原子结构产生了不可逆的破 坏，带来含氧原子等结构缺陷，对石墨締的机械、导电和导热性能都影响很大。插层剥离法 需要特殊的插层剂，成本高。液相机械剥离法通过球磨、娠磨等机械手段对石墨施加强剪切 作用，产物碎化严重、无法有效剥离，石墨締片径较小，需要提取离屯、才能得到少量合格产 品。氧化还原剥离法、插层剥离法和液相机械剥离法都在液相环境中发生，还存在生产效率 受到石墨W及石墨締在溶液中固含量的限制的共同缺陷，若固含量过高则难W有效剥离； 且后期废液回收成本高且不环保。因此现有的石墨締剥离方法均难W实现高品质石墨締粉 体的宏量制备。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的在于提出一种石墨締干态剥离装置，使石墨締的生产效率高、 广品品质好。
[0007] 为达此目的，本发明采用W下技术方案：
[0008] -种石墨締干态剥离装置，所述剥离装置上设有进料口和出料口，其特征在于， 所述剥离装置包括轴线重合的外筒件和内忍件，所述外筒件和内忍件之间相对旋转，所述 外筒件的内壁和内忍件的外壁之间形成供物料通过的空隙，所述空隙的内壁上设有剪切凸 起，所述剥离装置在所述进料口连接有鼓风装置或在所述出料口连接有引风装置，混有石 墨干粉原料的气流由所述鼓风装置或引风装置依次引入进料口和空隙，被空隙处的剪切凸 起剪切后从出料口流出。
[0009] 进一步，所述内忍件通过转轴驱动旋转，所述外筒件为固定件，所述进料口和出料 口均设于所述外筒件上。
[0010] 进一步，所述外筒件内靠近进料口一端设有导风装置，所述导风装置用于均匀分 散气流至所述空隙中。
[0011] 进一步，所述内忍件为圆台或圆柱结构。
[0012] 进一步，所述进料口为圆管状，所述圆管内壁的最长母线与所述外筒件的内壁相 切。
[0013] 进一步，所述外筒件内设有多个所述内忍件，所述内忍件串联于所述转轴上。
[0014] 进一步，所述剪切凸起为齿形结构，所述剪切凸起包括迎风面和背风面，所述迎风 面朝气流流进方向倾斜或垂直于气流流进方向。
[0015] 进一步，所述背风面垂直于设有所述剪切凸起的空隙内壁的表面。
[0016] 本发明的另一个目的在于提出一种石墨締干态生产系统，不仅生产效率高，生产 出的石墨締品质好，还能在收集时保持石墨締大片径舒展、边缘不翅曲的优秀性状。
[0017] 所述石墨締干态生产系统包括至少一个上述的石墨締干态剥离装置，所述系统还 包括与所述石墨締干态剥离装置连接的旋风分离装置，所述旋风分离装置包括至少一个旋 风分离器。
[0018] 进一步，所述石墨締干态生产系统包括至少两个所述石墨締干态剥离装置，所述 石墨締干态剥离装置相互串联。
[0019] 进一步，所述旋风分离装置包括至少两个旋风分离器，所述旋风分离器相互串联。
[0020] 进一步，所述旋风分离器内设有空气过滤器和脉冲反吹组件，所述空气过滤器一 端连接旋风分离器的进气口，另一端连接旋风分离器的出气口，所述脉冲反吹组件的吹气 口设于所述空气过滤器之上，用于清除空气过滤器上的堵塞。
[0021] 本发明的再一个目的在于提出一种使用上述的石墨締干态生产系统生产干态石 墨締的方法，不仅生产效率高，还实现固气分离，不设及溶剂、表面活性剂等化学药品，采用 该方法生产石墨締不仅绿色环保，且工艺过程简单，操作方便，成本低，得到的石墨締品质 高，适用于规模化生产。
[0022] 该方法包括W下步骤：
[0023] 步骤一、通过所述鼓风装置或引风装置将每m3气体中含不超过IOkg的石墨的石 墨干粉原料从所述进料口吹入所述石墨締干态剥离装置的空隙内，保持所述内忍件的转速 不低于5000rpm，所述鼓风装置或引风装置的风量不低于SOOOm3A;
[0024] 步骤二、将步骤一中出料口所获得的物料顺着气流方向通过所述旋风分离装置， 在所述旋风分离器的出料端获得干态石墨締产品。
[00巧]本发明的有益效果有：
[0026] 本发明提出的石墨締干态剥离装置，设置外筒件和内忍件W形成空隙，并在空隙 内壁上设置剪切凸起，通过鼓风装置或引风装置将混有石墨干粉原料的气流引入空隙中， 通过气流代替传统溶剂来分散石墨締，并通过气流高速吹送W及内忍体和外筒体相对旋 转、使石墨片通过空隙被剪切凸起剪切，从而使石墨干粉原料不借助溶剂而被剪切凸起剪 切剥离的几率大大提高；而且由于内忍件和外筒体的相对转动和气流的流动使剪切凸起能 沿石墨片层延伸方向施加剪切作用力，促使石墨片沿着层间滑动而剥离，大大减小石墨片 受到非平行石墨片层延伸方向的冲撞力的几率，从而提高剥离效率，同时减少石墨片边缘 打卷、碎化，克服了液相中难W有效实现层间剥离的缺陷，提高了产品品质。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明实施例一提供的第一种石墨締干态剥离装置的结构示意图；
[0028] 图2是图1中A处的局部放大图；
[0029] 图3是图1中B-B向的剖视图；
[0030]图4是本发明实施例一提供的第二种石墨締干态剥离装置的结构示意图；
[0031] 图5是图4中F处的局部放大图；
[0032]图6是本发明实施例一提供的第=种石墨締干态剥离装置的结构示意图；
[003引图7是图6中G-G向的剖视图；
[0034] 图8是图6中D处的局部放大图；
[0035] 图9是图2中加入气流流向的示意图；
[0036] 图10是4种不同形态的剪切凸起的结构示意图；
[0037] 图11是图1中的内忍件分布有剪切凸起的侧面展开后的局部示意图；
[0038] 图12是图4中的内忍件分布有剪切凸起的端面的局部示意图；
[0039] 图13是本发明实施例二提供的第一种石墨締干态剥离装置的结构示意图；
[0040] 图14是图13中C处的局部放大图；
[0041] 图15是本发明实施例二提供的第二种石墨締干态剥离装置的结构示意图；
[0042] 图16是图15中E处的局部放大图；
[0043] 图17是图13中的剪切凸起的布置结构图；
[0044] 图18是图15中的剪切凸起的布置结构图；
[0045] 图19是本发明实施例=提供的一种石墨締干态生产系统的结构示意图；
[0046] 图20是本发明实施例=提供的石墨締干态剥离装置的串联结构示意图。
[0047] 图中，1、石墨締干态剥离装置；2、外筒件；3、进料口；4、出料口；5、内忍件；6、空 隙；7、奧切凸起；71、迎风面；72、有风面；8、转轴；9、导风装置；10、旋风分罔装置；101、旋 风分离器；11、空气过滤器；12、脉冲反吹组件。
【具体实施方式】
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